Impulsgenerator Pulse generieren für den Test an Halbleitersystemen

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Ein Pulsgenerator erzeugt schnelle Flanken und bietet einen großen Dynamikumfang. Damit lassen sich unter anderem Hochenergie- und Hochspannungs-Halbleitersysteme testen.

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Pulsgenerator: Der Puls Rider bietet eine Ausgangsspannung von 0 bis 5 Volt und lässt sich von 20 bis 80 Prozent der Anstiegs- und Abfallzeit einstellen.
Pulsgenerator: Der Puls Rider bietet eine Ausgangsspannung von 0 bis 5 Volt und lässt sich von 20 bis 80 Prozent der Anstiegs- und Abfallzeit einstellen.
(Bild: Admess)

Die Pulsgeneratoren der Serie Pulse Rider bieten eine gute Signalqualität kombiniert mit einer einfachen Bedienung per Touch-Display. Die Ausgangsspannung kann bei weniger als 70 ps von 20 bis 80 Prozent Anstiegs- und Abfallzeit mit sanften Übergängen und minimalem Überschwingen im Spannungsbereich von 0 bis 5 V eingestellt werden. Dank seiner ergonomischen Bedienung eignet sich das Gerät für Impulse, die schnell mit wenigen Bildschirmberührungen erzeugt werden.

Über das 17,8 cm große Touchdisplay lassen sich die für die entsprechende Anwendung benötigten Impulse definieren. Ergänzend steht eine Tastatur und ein zentraler Drehgeber für die Feinabstimmung und weitere Einstellungen zur Verfügung. Vorgenommene Konfigurationen lassen sich im internen Speicher ablegen und bei Bedarf wieder abrufen. Zusätzlich steht ein USB-Speicheranschluss für eine individualisierte Nutzung bereit, der sich beispielsweise bei großen physikalischen Experimenten oder für militärische Sonar/Radar-Anwendungen einsetzen lässt.

Verschiedene Triggerereignisse und Anwendungen

Mit der zweikanaligen Grundausführung oder der vierkanaligen Variante sind stets eine mehrkanalige Impulserzeugung verfügbar. Jeder Kanal erzeugt Impulse mit Flanken <70 ps bei Wiederholraten von einigen mHz bis 60 MHz. Das Vierkanalmodell kann durch die Kombination von vier Ausgangskanälen bis zu 240 MHz erreichen. Die Generator-Familie kann auf mehreren Kanälen unabhängig voneinander Impulse verschiedener Breiten und Verzögerungen und/oder verschiedener Polarität erzeugen.

Sie können als digitale Verzögerungsgeneratoren bei der Synchronisierung, der Impulsverzögerung, dem Gating und dem Triggern mehrerer Geräte in Bezug auf ein einmaliges Ereignis eingesetzt werden. Die Signalausgänge können kombiniert werden, um beispielsweise einen Doppelimpuls bis zum Vierfachimpuls in der 4-Kanal-Version zu erzeugen.

Mehrfachimpulse für Physik und Militär

Verschiedene Triggerereignisse lassen sich intern erzeugen und durch einen externen Triggereingang einspeisen. Alternativ lässt sich ein Trigger auch über Ethernet- bzw. GPIB-Schnittstelle fernauslösen. Die Triggerausgabe kann je nach Anwendung verzögert werden, oder dank der Rider-Edge-Technik verstärkt werden, um die Dynamik von kleinen Eingangssignalen zu vergrößern.

Über den Triggereingang und Triggerausgang lassen sich mehrere Geräte synchronisieren. Dadurch ist es möglich, Mehrfachimpulse zu erzeugen und so den Anforderungen großer physikalischer oder militärischer Anwendungen zu entsprechen. Der große Dynamikbereich stellt in Verbindung mit der schnellen Flankensteilheit auch eine Möglichkeit für die messtechnische Prüfung von Halbleitern dar.

Für physikalische Anwendungen eignet sich die gesamte Rider-Serie, und hier speziell der Pulse Rider. Die Kombination, schnelle Flanken zu erzeugen, einem großen Dynamikbereich und einfacher Bedienung ermöglicht es, dass der Generator sich für große experimentelle Anwendungen wie Teilchenbeschleuniger, modulierte Laser oder die Emulation von Siliziumstreifendetektoren eignet. Hochenergie-/Hochspannungs-Halbleitersysteme in Beschleunigern können mit den Ausgangssignalen des Pulse Rider moduliert und getestet werden.

Laser in plasmaphysikalischen Anwendungen können Impulse schneller als 100 ps erfordern. Es gibt verschiedene große Experimente, bei denen der Pulsgenerator die richtige Lösung sein kann, um sehr schnelle Flanken mit hoher Kanaldichte von bis zu vier Kanälen in einem 3-HE-Gestelleinbau zu erzeugen. Die Impulse lassen sich außerdem in der Massenspektroskopie verwenden, um TOF- (Time-of-Flight-)Systeme zu testen oder bei chemischen Anwendungen, um eine bestimmte Funktion nachzuweisen.

Schnelle Pulserzeugung für Tests oder zur Emulation

Militärische Anwendungen setzen ebenfalls eine schnelle Pulserzeugung für Tests oder zur Emulation voraus. Diese Generatoren passen perfekt zu Radar- oder Sonarsystemen, um komplexe Erfassungssysteme besser testen und erproben zu können. Die Generatoren eignen sich überall dort, in denen eine große Anzahl von Kanälen erforderlich ist und die Kosten von DAC-Lösungen zu hoch und diese zu komplex zu bewältigen sind.

Elektromagnetische Along-Track-Interferometriesysteme, wie sie häufig in militärischen Anwendungen verwendet werden, können mit Generatoren der Rider-Serie getestet werden. Die erzeugten Impulse können ebenso gut in Anwendungen wie gepulsten Elektronenstrahl- oder Röntgenstrahlquellen, in der Röntgenblitzradiographie, bei Lichtimpulssimulatoren und für Hochleistungs-Mikrowellenmodulatoren eingesetzt werden. Die Geschwindigkeit von modernen Halbleitern verlangt nach Testsystemen mit hoher Signalqualität.

Heute bieten Bitmustergeneratoren eine gute Leistung, sie sind jedoch in Höchstgeschwindigkeit und Dynamikbereich begrenzt. Der Pulse Rider bietet hier neben seiner guten Bedienung auch Geschwindigkeit und Dynamik. Hinzu kommt, dass sich Impulse durch Kombination der Funktionen mehrerer Kanäle erzeugen lassen.

Das ermöglicht es dem Anwender, Bauelemente qualitativ zu prüfen und die Einhaltung der Spezifikationen nachzuweisen. Die Funktion als Data-Timing-Generator lässt sich erstellen, in dem ein oder mehrere Geräte mit jeweils vier Kanälen synchronisiert werden. Die Rider-Serie bietet auch bei den AWGs und AFGs digitale Ausgänge für externe digitale Bitmuster-Emulationen.

Die Serie ist für den Einsatz im Labor konzipiert und ist für viele unterschiedliche Anwendungen geeignet: von der Automobil- und Leistungselektronik über die Physik bis hin zur Verteidigungselektronik. Die Rider AFG- und AWG-Serien werden auf hochauflösenden Digital-zu-Analog-Konvertern ausgerüstet. Damit erfüllen sie die Nachfrage nach hohen Abtastraten, großem Dynamikbereich und einem sehr tiefen Signalspeicher.

Alle AFG-, AWG- und Impulsgeneratoren sind als 2- oder 4-kanalige Geräte verfügbar. Für eine höhere Kanalzahl lassen sich mehrere Geräte synchronisieren. In die Geräte ist eine Software integriert, mit der sich die Pulsgeneratoren über das User Interface bedienen lassen.

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